近日，瑞士巴塞尔大学团队成功打印出一块真正可以造血的人造骨头，并将其命名为 eVON。这不是一个静态模型，而是一个能够工作的造血工厂。研究人员将从脐带血中提取的、最珍贵的人类造血干细胞（HSPCs）也就是人类血液系统中的种子注入到 eVON 之中。

　　接下来，干细胞竟然找到了“家”，这些造血干细胞并没有胡乱跑掉，而是紧密地聚集在 eVON 的血管周围，就像在真实骨髓里一样，在显微镜里它们依偎在血管壁旁边。

　　为了验证血管的作用，研究人员对比了有血管的 eVON、没有血管的 eVON 和只有骨基质的 eON。结果显示：有血管的 eVON 能够更好地维持造血干细胞的数量，还可以促进髓系血细胞的生成。这说明骨髓里的血管不单单是一个管道，更是一个指导血细胞生产方向的重要信号源。

　　此外，上述种子依然保持强壮。研究中，那些在 eVON 里住了一周的造血干细胞，被研究人员提取出来并移植到存在免疫缺陷的小鼠体内。几周后，这些干细胞在小鼠骨髓里成功安家落户，并源源不断地分化出了所有种类的人类血细胞——红细胞、白细胞和血小板，这说明它们在 eVON 中不仅存活了，而且功能完整。

　　研究人员还可以像玩开关一样调节这个系统：能够最终靠移除血管细胞，来研究没有血管时的造血情况；能添加或者阻断特定的信号分子，比如阻断一个对于干细胞至关重要的信号，以此来观察造血是如何被影响的；能改变血管生长因子的剂量，借此发现剂量太高会让血管长得一团糟就像血管瘤一样，通过此可以模拟某些白血病中血管的异常状态。

　　首先，它能成为研究血癌的强大武器。急性髓系白血病等血癌，其癌细胞正是在骨髓这个巢穴中诞生和恶化的。癌细胞和健康的干细胞会劫持并改造这个微环境，让自己躲起来以便逃避化疗药物的追杀，这也是为何白血病容易复发的原因。而现在有了 eVON 这个完全由人类细胞构成、结构真实的巢穴模型，就能将病人的癌细胞种进去，实时观察它们是如何腐蚀和改造这个健康环境的。

　　同时，可以直接在 eVON 中测试各种新药或新型免疫疗法，看看它们能否有效地杀死癌细胞，还有是不是能够修复或者保护健康的微环境。这将比在动物身上试验拥有更直接、更快速和更贴近人类情况的优势。

　　其次，eVON 能成为个性化医疗和药物测试的平台。eVON 能够正常的使用来自不同个体的干细胞来制造，这在某种程度上预示着未来或许可以为特定的病人定制他自己的骨髓模型。在给病人使用强力、但有几率存在副作用的化疗方法或者新型药物之前，可以先在这个替身模型上做测试，以便疗效和毒性，实现个性化的精准医疗。

　　再次，可以研究其他与骨髓相关的疾病。不只是血癌，其他许多疾病也和骨髓微环境有关。乳腺癌和前列腺癌等实体肿瘤也喜欢转移到骨骼。而 eVON 可被用于研究癌细胞是如何在骨髓里定居并破坏骨骼的。另外，像骨髓衰竭、某些贫血症甚至衰老过程，都能够正常的使用 eVON 进行深入研究。

　　最后，eVON 是一个标准的生物反应器，它是在化学成分明确、无动物源成分的条件下生成的，这在某种程度上预示着它可当作一个标准化的工具，促进相关研究领域的快速发展。

　　据了解，在我们的大腿骨或手臂骨里面，除了坚硬的骨头还有像海绵一样的小格子。这些格子便是骨髓，它是一个很重要的生命工厂。骨髓每天会制造出几十亿个新的血细胞，红细胞负责运送氧气，白细胞帮助对抗病菌，血小板负责止血。没这个生命工厂，人类就无法生存。

　　这个生命工厂的核心区域也就是靠近骨头内壁的地方，叫做骨内膜微环境。它就像一个温馨的巢穴，保护和培育着造血干细胞这一最珍贵的种子。这些种子可以不断地自我更新，还能分化成为所有种类的血细胞，借此维持我们一生的血液供应。

　　当这个巢穴生病时比如得了血癌也就是白血病，或者当人类一定要通过研究新药来对抗血液疾病时，人们遇到了这样一个难题：很难深入活人的骨头里去观察和研究这个巢穴。

　　以前只能用小鼠做实验，但是小鼠和人类的巢穴结构并不完全一样。要么就是使用一些简单的二维细胞进行培养，但是那就像在平地上研究森林，完全失去了森林的立体感和复杂性。

　　据了解，长期以来生物医学研究高度依赖动物模型。但动物毕竟不是人，即使与人类非常接近的灵长类动物，在一些关键调控机制上依然存在一定的差异，同时动物实验还面临着伦理负担。

　　因此研究人员开始思考：与其逐步扩大动物实验规模来研究人类疾病，不如尝试从源头上构建一个真正属于人类的、可控且稳定的体外微环境体系，以此替代并减少动物实验的依赖。

　　为了打印 eVON 这块能够造血的人造骨头，研究人员运用了当前最前沿的几项生物技术，一步步地将这个梦想变为现实。

　　第一步，先得找到人类诱导多能干细胞（hiPSC，Human Induced Pluripotent Stem Cells）这样一个万能种子。人类诱导多能干细胞，能够理解为一种被“重新唤醒”的细胞。它来源于人类皮肤、血液、尿液等容易获取的组织，通过一个重编程过程，让它回到类似于胚胎起点的状态，重新拥有分化成很多类型细胞的潜能。

　　它的核心优势是完全来自人体，因此本次研究可谓是“取之于人，用之于人”，可以帮助人们理解正常的人体机制，并模拟疾病发展的过程。而人类诱导多能干细胞恰恰是本次研究的起点。

　　第二步，得引导种子进行生长。光有万能种子是远远不足的，还得告诉它们得变成什么。为此，研究人员设计了两条诱导路径：第一条路径是成骨路径，让干细胞先形成一团团的细胞球，然后在培养液中引导它们向成骨细胞发展，这些细胞球最后能在一种特殊的支架上形成矿化的骨质。第二条路径是成血管路径，研究人员使用另一种培养液引导干细胞形成了富含血管内皮细胞的细胞球。

　　第三步，得搭建骨架和管网。在此前类似研究之中，人们大多使用一种名为基质胶的东西来支撑细胞生长，但是它的成分很复杂，而且来自于小鼠。为此，研究人员选择了一种更接近人体天然骨骼的材料——多孔的羟基磷灰石。这种材料是人体骨骼的主要无机成分，就像真正的骨粉一样。它的多孔结构如同海绵一般，故能为细胞提供完美的“三维之家”，让细胞在里面自由地生长、迁移和互相交流。

　　第四步，得组装生命巢穴，也就是融合骨骼与血管。对于走完骨路径的细胞球种植球，研究人员把其种植在羟基磷灰石支架之上，让它们在里面生长并形成骨基质。然后，再把走完血管路径的细胞球也放进去。当两种细胞在支架里一同成长两周之后，最终形成了完整的 eVON。

　　在高倍显微镜下，研究人员看到 eVON 拥有复杂的血管网络，这些血管由人类细胞构成，不仅有粗有细，甚至还能看到新生的血管尖端和窗孔结构，这和真实骨髓里的血管有着惊为天人的相似。

　　对于人类的真实血管来说，外面都包裹着周细胞，就像一层保护网一样。而 eVON 的血管外面也成功长出了这些细胞。eVON 的血管网络深深嵌入在一片由成骨细胞分泌的、富含钙质的骨基质之中，从而能够完美模拟骨内膜的环境。

　　更令人惊讶的是，研究人员还在这个人造系统中发现了交感神经纤维和巨噬细胞样细胞，这两者在人类真实的骨髓巢穴中扮演着调节造血和免疫的重要角色，而它们竟然在 eVON 中自发地出现了，说明这个系统是贴近现实的。

　　当然，这项研究还处于早期阶段。研究人员在论文中指出，目前的 eVON 模型主要是模拟了巢穴的基质部分，也就是主要模拟了骨头和血管等土壤。未来，研究人员希望仅仅使用 hiPSC 也能培养出来造血干细胞，实现从土壤到种子的完全人工化。

　　尽管如此，eVON 的问世毫无疑问是一个里程碑。它将以前只能在复杂生物体内观察的过程，搬到了实验室的培养皿里，从而得以揭秘血液的秘密，助力攻克可怕的疾病。